裝備研制項目可靠性風險預警技術研究

李勘

(海軍大連艦艇學院科研部,遼寧大連116018)

裝備研制項目可靠性風險預警技術研究

李勘

(海軍大連艦艇學院科研部,遼寧大連116018)

目的研究裝備研制項目可靠性風險預警技術及應用。方法從可靠性風險預警技術對裝備研制項目整體質量的影響度出發,對裝備研制項目可靠性風險進行特征歸類,分析現有裝備研制項目可靠性風險預警流程的局限性。結果提出了裝備研制項目可靠性風險預警機構的組織管理和權限建議,引入風險閾值理論優化了裝備研制項目險預警流程,并給出優化流程中不同風險分析子集的模型應用情景。結論研究提出的裝備研制項目可靠性風險預警體系框架和分析模型,可為可靠性風險預警實踐提供理論支撐。

裝備研制;可靠性;風險預警

裝備(特指武器裝備)研制涉及的軍方、科研院所和工業部門多,它集高精尖、高投入、高密級和海量關聯數據于一體,流程多、協調整合難度大,在裝備研制的整個生命周期中,每個階段都存在著不同的風險,為此在裝備研制中引入可靠性這一概念。裝備研制項目可靠性是指在計劃的時間內和確定的條件下無故障完成裝備研制任務的概率,用于描述研制的可靠性水平。可靠性風險不僅制約著項目可靠性的提升,更直接影響著著裝備研制項目的整體質量甚至是成敗[1]。為此,對裝備研制項目可靠性風險加以研究,探尋裝備研制項目可靠性風險預警新技術,及時發現裝備研制過程中的潛在風險,采取相應的預控、規避、轉移或承擔等應對措施,進一步提高裝備研制項目的成功率。

目前,我國對裝備研制項目可靠性風險預警技術的研究還不成體系,國際上也缺少成熟的理論模型和專用工具。文中在已有的可靠性風險研究成果基礎上,探尋針對裝備研制項目可靠性風險的預警技術,完善裝備研制項目可靠性風險預警技術的理論體系和實用模型。

1 風險分析

裝備研制項目可靠性風險具有風險因素多、產生頻率高、風險危害大、克服難度大的特點,建立和完善裝備研制項目可靠性風險預警體系,提高預警的針對性和精確度尤為必要。裝備研制過程中可能出現的項目風險已被業內專家歸納為4大類共19種,這里按照可靠性的概念指向性進行整合,可以將裝備研制項目可靠性風險歸結為以下3個方面[2—3]:

1.1 技術風險

技術風險是指研制項目在規定時間內,一定的經費保障條件下達不到戰術技術指標要求的可能性,或者說研制計劃的某個部分出現意想不到的結果,從而對整個系統效能產生有害影響的可能性及后果。影響技術風險的主要因素有武器裝備性能先進程度、武器裝備自主創新程度、武器裝備技術復雜程度、研制人員的科研能力、武器裝備技術實施環境和武器裝備技術的成熟度。在武器裝備研制項目中,許多技術風險往往都是由于對新系統和新設備提出了多項前所未有的性能要求造成的,設計人員和研制單位為實現具有綜合目的、能達到理想性能水平的有效設計,每一項設計要求都可能成為一個風險源。

1.2 管理風險

管理風險是指在武器裝備研制過程中由于計劃、組織、協調、控制不當造成費用增多、進度延長、性能下降的后果。影響管理風險的主要因素有項目領導人員的決策水平、項目組織的激勵體制、研制項目群的協調能力、項目組織后的勤保障能力、研制項目進度的合理程度、組織對項目各種資源的整合能力、項目團隊人員的變動情況等。武器裝備的研制過程是高度復雜的管理過程,協作面廣、涉及單位多、參與人員多,需要嚴格周密的科學管理才能保證研制工作的順利進行。裝備研制項目可靠性風險預警是項目管理工作的重要方面,因任何一項管理不足都可能使得裝備研制不能在規定的時間內完成,研究經費大大超過預算,甚至導致項目的失敗。

1.3 條件風險

條件風險是指在裝備研制項目開展的過程中,各參研單位為其提供的實驗環境、設施設備、人力資源和經費保障不夠充分,從不同方面阻礙了項目正常有序的開展,這類外部條件的風險直接影響著裝備研制項目可靠性[4—6]。影響條件風險的主要因素集中在研制費用方面,研制費用需求的不確定性越大,就越會導致武器裝備研制項目績效達不到預期目標。當項目需要增加投資時,或者項目預算不能滿足要求時,保障和追加投資的能力低也會導致武器裝備研制項目績效達不到預期目標。資金在全壽命周期中分配、使用上的不確定性高,同樣會導致武器裝備研制項目績效達不到預期目標[7]。

2 風險預警體系的建立和運用

基于對裝備研制項目可靠性風險種類和產生原因分析的基礎上,從可靠性風險自身特點出發,選擇合適的風險預警技術,明確裝備研制項目可靠性風險的組織管理、預警流程和模型應用。

2.1 組織管理

裝備研制項目可靠性風險預警管理應須設立風險預警機構。風險預警機構職能是風險監測、發布預警消息、臨時叫停項目,保障裝備研制項目的安全性,維護裝備研制團隊和軍方雙方的利益[8—10]。在決策層、總師單位、配套單位和一般項目組中建立多級風險預警部門,完全獨立于各級行政和技術管理組織,具有自主權,可以協調軍代表與裝備研制團隊,并根據軍代表的要求制定相應的可靠性風險預警指標。在設計和裝備研制過程中,保持實時監控和風險監測,機構內部能夠信息暢通,人員權限清晰,能夠實時將風險系數反饋給設計和執行部門。發現可靠性風險達到或超過預警指標時,立即執行預案或叫停項目,并建議決策層安排相關專業人員加入方案改進小組提供專業意見。為保證風險預警機構的權力不被濫用或者不作為,還必須在風險預警機構內部建立完善的風險權限體系,每一級的風險預警部門都有自己的權限范圍,如果超過權限范圍,向上級主管部門匯報情況后由上級部門決定。風險預警機構權限和風險預警等級見表1。

表1 風險預警機構權限和風險預警等級對照Table 1 Limitation of risk pre-warning agency and level of risk pre-warning

2.2 流程優化

裝備研制項目可靠性風險的預警流程是預警體系中的重要組成部分,風險預警流程是否合理將直接影響可靠性風險預警體系的實用性和有效性。當前裝備研制項目可靠性風險預警流程還習慣于“回溯型”的管理模式(如圖1所示),應對風險時往往處于被動,在重大研制項目預警中往往應對不及,威脅到整個裝備研制項目的安全。為了避免這個弊端,在綜合分析和實踐糾偏的基礎上改進風險預警流程(如圖2所示)。首先建立風險分析指標體系,對裝備研制項目可靠性風險進行全面評估,之后設立項目可靠性風險閾值,當可靠性風險的綜合風險度超過閾值時立即采取風險處理措施,重新進行各項指標風險分析。如果綜合風險度在閾值下,則進入到下一個階段,再次重復風險預警流程,直至項目完成。通過這種及時評估、及時反饋、及時調整的機制,可以在第一時間發現潛在的可靠性風險,在風險剛剛發生時就采取有效解決措施,避免風險的進一步提升,確保裝備研制項目在低風險的情況下開展[11—12]。

圖1 “回溯型”風險預警管理流程Fig.1 Backtracking risk pre-warning management process

圖2 新型風險預警管理流程Fig.2 New risk pre-warning management process

2.3 風險分析子集的適應性模型情景分析

基于裝備研制項目可靠性的概念屬性和流程優化后的風險分析子集特性,必須將項目技術風險、管理風險、條件風險子集分析和綜合風險度的確定作為預警的核心。風險分析領域中有許多種類的分析評估方法,都有各自的適應性。在建立一個可靠性風險預警技術模型的時候,如果風險分析評估方法不匹配,會將缺陷無限放大,不利于實現風險預警目標,因此確定各風險分析子集的適應性模型突顯重要。文中充分考慮各種風險分析評估方法,經過對數理理論、統計分析、計算機模擬三大類14種典型模型的對比分析和驗證,為了得到一個相對準確的綜合風險度預警信息,現建立如下模型應用情景[13—14]。

1)基于Topsis評價法的預警技術模型應用于項目技術指標風險子集分析。TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)評價法是有限方案多目標決策分析的一種科學方法,其基本原理是在基于歸一化后的原始矩陣中,找出有限方案中的最優方案和最劣方案(分別用最優向量和最劣向量表示),然后分別計算出評價對象與最優方案和最劣方案間的距離,獲得該評價對象與最優方案的相對接近程度,以此作為評價優劣的依據。其基本模型為:

2)基于集對分析評價法的預警技術模型應用于項目管理風險子集分析。集對分析是把不確定性與確定性作為一個系統來加以研究,根據項目進度W的需要對集對H的特性展開分析,共得到N個特性,其中有S個為集對H中的2個集合所共有,這兩個集合在其中P個特性上相對立,在其余的F=N-SP個特性上既不對立,又不統一,即其性質不確定,則稱比值:S/N為這兩個集合在問題W下的同一度,F/N為這兩個集合在問題W下的差異度,P/N為這兩個集合在問題W下的對立度。這樣建立起在制定問題背景下的一個聯系度表達式:

式中:N表示集對特性總數;S表示集對相同的特性數;P表示集對中相反的特性數;F表示集對中既不相同又不相反的特性數,F=N-S-P;i表示差異度標示數,i∈[-1,1];j表示對立度標示數,一般j= -1。其決策思路是取“理想方案”與可行方案為一集合對子,對這集合對子做同異反決策分析,尋找與“理想方案”最近的那個方案,從而給出項目進度可行性方案的優劣排序。集對分析法能有效地刻畫確定不確定系統的對立統一關系,評價結果直觀、準確可靠、信息利用率高[15],與決策水平、激勵體制、協調能力、后勤保障、項目進度、資源整合、人員變動情況等項目管理風險評價適應性良好。

3)基于模糊評價法的預警技術模型應用于項目條件風險子集分析。模糊評價法利用數學方法將模糊信息定量化分析,可以更加科學化和準確化地對費用風險性進行分析評估,得出的預警信息較為科學和準確,其基本原理是首先確定可靠性風險因素(指標)集U=(x1,x2,…,xm)和評價集V=(v1,v2,…,vn),其中xi為各單項指標,vi為對xi的評價等級層次,一般可分為5個等級(好、較好、一般、較差、差),再確定權重及隸屬度向量,獲得模糊評判矩陣,最后把模糊評判矩陣與因素的權重集進行模糊運算并進行歸一化,得到模糊評價綜合結果。裝備研制的實驗環境、設施設備、人力資源和經費保障等因素的標準界定相對模糊,影響因子多,而模糊評價模型就適用于不是絕對肯定或絕對否定的模糊風險因素的預警,與項目條件風險評價的適應性良好。

4)基于功效系數法的預警技術模型應用于綜合風險度的確定。功效系數法是綜合評價及多目標決策的一種有效方法。用該法根據綜合風險度目標規劃,首先確定各類指標的滿意值與不允許值,然后以滿意值為上限,以不允許值為下限,計算各指標的滿意程度,并轉化為相應的評價分數即功效系數,再對各指標的功效系數按其權數經加權幾何平均得出綜合評價分數,對綜合風險度的狀況做出評估。綜合功效分數越大,表明綜合風險度越低,其數學模型為:

式中:di表示第i個指標的功效系數;D表示評價對象的綜合功效系數;Xi,Xsi,Xhi分別表示某指標的實際值、不允許值及滿意值;pi表示某指標的權重。功效系數法是按人們習慣的百分制評分方法給出百分制的綜合分數,含意明確,易于理解,評價指標的選擇沒有較大的限制,強相關聯的指標也適應,對指標的處理保持了方向的一致性,不需要將逆向指標轉向,并且靈敏度高,與研制項目綜合風險度評價的適應性良好。

3 結語

防范裝備研制項目可靠性風險需要風險預警系統的建立和完善,只有規范了風險預警系統的組織管理,完善了預警流程,綜合選擇基于不同分析方法的風險預警技術模型,才能提高風險預警的可靠性、及時性、準確性,幫助裝備研制項目降低可靠性風險,進一步提高裝備研制項目的成功率。

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Research on Pre-warning Technology for Reliability Risk of Equipment Research Project

LI Kan
(Department of Scientific Research,Dlian Naval Academy,Dalian 116018,China)

ObjectiveTo study the pre-warning technology for reliability risk of equipment research project and its application.MethodsStarting from the influence of pre-warning technology for reliability risk on the whole quality of equipment research project,this paper classified the reliability risk of equipment research project based on characteristics,and analyzed the limitations of the current pre-warning process for reliability risk of equipment research project as well.ResultsThis paper proposed the organization management of pre-warning provider for reliability risk and limits of authority,and introduced the risk threshold theory to optimize the pre-warning process of risk for equipment research project,and suggested the model application of different risk analysis subset in the optimization process.ConclusionThe architecture framework and analysis model of pre-warning system for reliability risk of equipment research project proposed in this research could provide theoretical support for pre-warning technology for reliability risk in practice.

equipment research project;reliability;risk pre-warning

10.7643/issn.1672-9242.2014.04.025

E241

:A

1672-9242(2014)04-0125-06

2014-04-10;

2014-04-16

Received:2014-04-10;Revised:2014-04-16

李勘(1969—),男,遼寧沈陽人,博士,副研究員,主要研究方向為武器裝備研制的風險管理。

Biography:LI Kan(1969—),Male,from Shenyang,Liaoning,Ph.D.,Associate researcher,Research focus:risk management of weapon and equipment development.